抗疲劳钛合金,中国又一新型3D打印技术制造释出_3d展2026

2025 年 8 月 29 日，中国科学院金属研究所传出喜讯，张哲峰和张振军研究员团队成功研发出一种新型 3D 打印后处理技术，制造出了具有“全能”抗疲劳性能的钛合金材料，这一成果打破了金属材料抗疲劳的世界纪录，为 3D 打印技术在高精尖领域的应用扫除了重大障碍，相关成果论文已在国际学术期刊《科学进展》上发表。

所谓“全能”抗疲劳，指的是该钛合金材料在各种应力比条件下均展现出前所未有的抗疲劳能力，即能够有效抵抗反复受力而不损坏。3D 打印技术因其能够轻松制造出结构复杂、轻量化的金属零件，在新一代飞机、航天器等高端装备领域极具吸引力，但长期以来，3D 打印金属零件存在疲劳性能差的“硬伤”，容易在反复受力后产生裂纹甚至断裂，严重限制了其关键应用。

2024 年初，该研究团队发明了一种净增材制造的新工艺，能够精确控制材料的内部结构和缺陷。利用这种新工艺制备的 Ti-6Al-4V(一种最常用的钛合金)可同时消除微孔和粗大组织，这两种结构都是导致疲劳的关键因素。在循环“拉 - 拉”应力条件下，这种新材料打破了“比疲劳强度”(强度除以密度，是衡量轻质材料性能的关键指标)的世界纪录，证明 3D 打印材料也能拥有顶级的抗疲劳能力。

然而，现实中的金属零件如飞机发动机叶片、起落架等受力情况极为复杂，不仅存在“拉 - 拉”应力，还存在“拉 - 压”应力等多种情况，即应力比在不断变化，而不同的应力比会引发材料内部不同的损坏机制。此外，传统的钛合金微观组织结构往往存在局限性，只在某些特定的应力比下表现出良好的性能，而在其他应力比下则可能表现不佳，这使得制造一种能够在所有工况下都表现出色的材料变得极为困难。

在本项研究中，面对这一复杂难题，研究团队深入分析并揭示了钛合金中几种容易导致疲劳开裂的薄弱环节，以及它们在何种受力模式下会引发问题。在此基础上，研究团队利用 NAMP 工艺制造了近乎无孔洞的 3D 打印组织，能够同时优化所有这些薄弱环节，从而使这种 3D 打印钛合金具备在全应力比条件下都保持高疲劳强度的特性。实验数据表明，在不同应力比的疲劳测试中，这种“全能”抗疲劳钛合金材料的“比疲劳强度”全面优于所有金属材料，为高端装备制造领域带来了新的突破和发展机遇。

文章来源：3d展2026

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